数字散斑相关方法研究与应用

论文摘要

数字散斑相关方法是近二十年来发展起来的一种非接触式全场光学测量方法,与实验力学其它几种光测方法比,它具有一些独到的优点。二维数字散斑相关方法的技术发展已趋于成熟,拓展其在科研和工程实际中的应用成为近期的研究方向,目前三维数字散斑相关方法的技术研究受到比较多的关注。本文作者围绕二维数字散斑相关方法的应用和三维数字散斑相关方法技术研究及其相关测量软件系统的制作开展了硕士阶段的工作。数字散斑相关方法是根据物体表面随机分布的散斑场在变形前后的统计相关性来确定物体的变形。把双目立体视觉原理引入到数字散斑相关方法中,测得物体表面的三维形貌以及三维变形的方法就是三维数字散斑相关方法。在二维数字散斑相关方法应用研究领域,针对微尺度下薄膜材料与微体材料的材料性能测试的困难,本文用二维数字散斑相关的方法测定了复合材料薄膜和多孔硅薄膜的泊松比系数,为这些材料的性能研究提供了基本的力学参数。本文开展了三维数字散斑相关方法技术研究,把粗搜索与基于非线形变换赋初值的搜索方法联合运用到立体匹配技术中,提高了同名点搜索匹配的速度和精度。改进了摄像机标定的棋盘格标靶,使摄像机的视场缩小到15mm,实现了三维数字散斑相关方法在小视场条件下的变形测量。在理论研究的基础上,编制了三维形貌重建和三维位移测量的图像处理软件,并成功的应用于橡胶材料裂纹尖端区域的变形场测量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 选题意义
• 1.2 二维数字散斑相关方法研究
• 1.3 三维数字散斑相关方法研究
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 数字散斑相关方法的基本原理
• 2.1 二维数字散斑相关方法的基本原理
• 2.2 三维数字散斑相关方法的基本原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 二维数字散斑相关方法在新材料中的应用
• 3.1 微加载装置线性度测定
• 3.2 单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料薄膜泊松比的测定
• 3.3 多孔硅泊松比测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 三维数字散斑相关测量系统及应用
• 4.1 立体匹配技术及标定模板的选取
• 4.2 三维测量软件界面设置及主要功能
• 4.3 三维测量软件的使用方法
• 4.4 实验验证
• 4.5 橡胶材料裂纹尖端区域变形场测量
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢